KÉMIAI VÁLTOZÁSOK: JELLEMZŐK, PÉLDÁK, TÍPUSOK - KÉMIA - 2026

A kémiai változások az anyagokban vagy az anyagokban a kémiai reakciók során bekövetkező változások. Ezeket visszafordíthatatlanságuk jellemzi, mivel olyan új kötések kialakulását vonják maguk után, amelyek energiához vagy egyéb reakciókhoz szükségesek a hatásuk megfordításához.

Az élet és annak biokémiája például állandó kémiai változásokból épül fel, amelyek számtalan reakciót fednek fel az élőlényekben. Ennek eredménye a növényi és állati szövetek növekedése, fejlődése és öregedése; hogy tudományos és termodinamikai szempontból közismert módon visszafordíthatatlan folyamat.

A levelek színének esése közbeni változása a kémiai változás egyik példája. Forrás: Jake Colvin a Pexels-en keresztül.

Éppen ezért az élőlényekben, a gerinctelen állatoktól a gerincesig, kémiai változásokat tapasztalunk még az ételek fogyasztása közben is, mivel enzimes reakciók segítségével lebontják őket, és kihasználják az általuk kinyert energia és kémiai anyag előnyeit.

Hogyan lehet felismerni a kémiai változásokat?

Példa a kémiai változásra

A természetbeni felismerésük egyik fő jellemzője, hogy megfigyeljük, ha változik a szín, vagy ha egy bizonyos szag keletkezik. Így az évszakban megfigyelhető, hogy a fák fokozatosan kezdik megváltoztatni leveleik színét; ezekben a klorofill és természetes pigmentek kémiai reakciókon mennek keresztül.

A levelek őszes vörösessége a kémiai változás nagyon világos példája. Összekapcsolva ezt az élettel, a polipok és a kaméleonok álcázják magukat, a kémiai reakciók sorozatának köszönhetően, amelyek bevonják bőrük sejtjeit; de a levelektől eltérően más színváltoztatásokkal visszafordíthatják a színváltozást, amelyek "deaktiválják" az álcázást.

Az ég és a felhők különböző színei azonban nem a kémiai, hanem a fizikai változások eredménye: a Raleigh szóródása. Eközben a ruhák fehéredése és szennyeződéseinek eltávolítása, valamint a ruhák festékkel való elszíneződése kémiai változások.

jellemzők

Megemlítették, hogy a szín- és szagváltozás a kémiai változás két fő jellemzője, és ezért egy vagy több kémiai reakciót magában foglaló jelenség történt.

Ezután más fontos tulajdonságokkal foglalkozunk, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy érzékeléseinket közvetlenül észleljük. Minél több tulajdonság észlelhető, annál valószínűbb, hogy kémiai, és nem fizikai változásokkal nézünk szembe.

Hőmérséklet-változás vagy fénykibocsátás

A kémiai változást a hőmérséklet növekedése (exoterm reakció) vagy csökkenése (endoterm reakció) kíséri; vagyis ha hő keletkezik, vagy éppen ellenkezőleg, megkapja a hideg érzetét. Ezenkívül a hőkibocsátás néha a fény megjelenésével párhuzamosan történik.

Gázképződés

A gázok képződése közvetlenül kapcsolódik a szagok változásaihoz. Ha folyékony közegben gáz képződik, akkor buborékképződést figyelhetünk meg, amely a kémiai változásra utal.

Ennek oka az a tény, hogy vannak olyan magas gőznyomású molekulák, amelyeket a levegő könnyen hordoz, vagy kis molekulák szabadulnak fel, például CO ₂, H ₂ S, CH ₄, O ₂ stb., Amelyek a bizonyos reakciók.

A csapadék képződik

Ha a reakciók folyékony közegben zajlanak, és a csapadék képződése megfigyelhető, színétől vagy textúrájától függetlenül, akkor kémiai változás bekövetkezett. Hasonlóképpen lehet a helyzet abban az esetben, ha két gáz keveredik és hamut vagy sót képez.

Visszafordíthatatlanság

Noha igaz, hogy vannak olyan visszafordítható reakciók, amelyek képesek az egyensúly megteremtésére, az eddig leírt jellemzőkkel létrejött változások önmagukban visszafordíthatatlanok; Más reakciókra vagy bármilyen energiára van szükségük a beavatkozáshoz, hogy hatásukat megfordítsák. És mégis, sok esetben gyakorlatilag lehetetlen.

Ez a visszafordíthatatlanság megfigyelhető az összetétel megváltozásában vagy az anyag romlásában. Például egy olyan égő fa, amely lángban ég és hamvaszással végződik, amelynek végső összetétele különbözik a fa összetételétől, semmilyen módon nem képes visszafordítani a kémiai változást; Hacsak az idő nem fordítható vissza

típusai

Maguk a kémiai változások nem tartoznak osztályozás alá: érzékeinket észleljük, és következtethetünk, vagy meg lehet vizsgálni, hogy milyen típusú kémiai reakciók zajlanak. Így az ilyen változások a szervetlen, szerves vagy biokémiai reakciók egy csoportjának következményei.

Szervetlen "változásokról" beszélve azt mondják, hogy nem a szénvázas vegyületről van szó, hanem az összes átmeneti fémkomplexről; oxidok, szulfidok, hidridek, nitridek, halogének, többek között a vegyületek.

Eközben a szén-dioxid-vegyületek részt vesznek a szerves és biokémiai változásokban, azzal a különbséggel, hogy az előbbiek általában a szervezeteken kívül fordulnak elő (kivéve a gyógyszerek által végrehajtott reakciókat), az utóbbiak azokon belül (az enzimek vonatkozásában)., metabolizmus, biomolekulák).

Példák

A papírok sárgása

A papír redők idővel sárgává válnak. Forrás: makamuki0 a Pixabay-n keresztül.

A papírok idővel elveszítik fehérségüket, sárgára vagy barnára változnak. Ezt az eljárást annak polimerjeinek, különösen a ligninnek az oxidációja okozza, amelyek a cellulózzal együtt oxigénatomokat tartalmaznak, amelyek végül gyengítik intermolekuláris kölcsönhatásaikat.

Tűzijáték

A tűzijáték égési reakciót képvisel, amelyben a hajtógázok, kálium-nitrát, szén és kén keveréke ég, miközben elektronikusan izgatja a fémsókat, amelyek a kapott robbanásokat színezik.

üregek

A fogszuvasodás a demineralizáció következtében a fogak színváltozását idézi elő, amelyet a savak okoznak, amikor a mikroorganizmusok emésztik a szacharózt. A fogászati ​​zománc, amely egy kalcium-foszfátok ásványtani mátrixából áll, elveszíti ionjait, amikor a savasság növekszik és az üregek kialakulása előrehalad.

Algák növekedése

A tavakban növekszik az algák és a mikroorganizmusok rétege néha olyan, hogy ragacsossá válhat. Forrás: Michael Meiters (https://www.flickr.com/photos/psychofreakx3/5963134909)

A tavak eutrofizációja olyan algák növekedését ösztönzi, amelyek a víz kémiai tulajdonságainak megváltozása eredményeként zöld színűek a felszínükön; a változás, amely a vízi faunára nézve láthatóvá és negatívvá válik.

Az Alka-Seltzer feloldása

Az Alka-Seltzer vízben való feloldása után buborékok képződnek, amelyek kimutatják pezsgésüket. A gázok miatt a CO ₂ által generált felbomlása NaHCO ₃, együtt a citromsav és az acetil-savak jönnek az összepréselt tablettát.

Testjárvány

Ha izzadunk, elkerülhetetlen, hogy előbb vagy utóbb a karok, a bőr vagy a lábak alatt található kellemetlen szagokat észleljük. Ezeket a rossz szagokat a mikroorganizmusok által szintetizált illékony szerves molekulák okozzák, és arra utalnak, hogy kémiai változás történt.

Rothadás

Az élő lények vagy az élelmiszer szerves lebomlása olyan kémiai változások, amelyek komplex reakciók sorozatával járnak. A rossz szagokat az összetétel és a szín megváltozása kíséri. Például a gyümölcsök, például a banán és az avokádó rothadása megmutatja ezeket a jellemzőket.

Koksz és menta

A koksz és a menta keveréke kitör, mint egy szódavulkán. Forrás: Michael Murphy

Bár ez formálisan fizikai reakció, kémiai kötelékek megszakítása nélkül, de az egymást követő egyensúlyi részvétel mellett a H ₂ CO ₃ és a CO ₂ fajok között, a coca-cola-menta kitörése referenciaként tekinthető más robbanások észlelésére, amelyek lehet tisztán kémiai.

Borsmenta biztosít nukleációs helyeket apró buborékok a CO _{2, hogy kialakítson}, amelyek elnyelik néhány oldott CO ₂ befolyásolásával a kölcsönhatások vízmolekulák. Így a oldott CO ₂ koncentrátumok több kis buborékok, amelyek engedélyezi a növekvő víz felületi feszültségét által okozott cukor és egyéb vegyületek.

Az eredmény az, hogy a CO ₂ buborékok menekülni húzza a vizet, hogy nem akarja, hogy „kiadás” őket. Ez okozza ezeknek a borsmenta-kiütésnek a jellegzetes habját, amint az a fenti képen is látható.

robbanások

A robbanások általában nagyon erőteljes égési reakciók, amelyekből füst, fény és hő szabadul fel. Bárhol is történik robbanás, kémiai változásokkal kell szembenéznie.

Faégés

A fa alapvetően cellulózból és ligninből készül, egyaránt szerves polimerek. Szénatomjai erősen reagálnak a levegőben levő oxigénnel, és CO-t és CO _2-t okoznak, attól függően, hogy mennyire teljes az égés és az oxigénellátás mértéke.

Ez kémiai változás, mivel a fa polimerjei a hő, a fény és a füst kibocsátása mellett nem tudnak visszatérni kezdeti állapotukba.

Napbarnulás

A kémiai változás tükröződik azokban az emberekben, akik a napot a tengerparton élvezik. Forrás: Pxhere.

Bőrünk vörössége vagy cserzése intenzív napsütésben azt jelzi, hogy a sejtekben lévő melanin reakciója következtében megváltozott a bőr összetétele, amely oxidálódik és bomlik.

Vörös káposzta juice

Kémcsövek a lila káposzta mutatójával. Forrás: Indikator-Blaukraut.JPG: Szupermartlderivatív munka: Haltopub

A lila káposzta levétől kiindulva kísérletet lehet készíteni a színváltozás pH-érték függvényében történő bemutatására. Könnyen reprodukálható bármely laboratóriumban vagy konyhában.

Ha ezt a levet különféle kémcsövekbe adják, fel vannak címkézve, és különféle anyagokat adnak hozzájuk, savaktól (ecettől) lúgosig (mosószerig), színválaszték lesz (felső kép).

Ennek oka az, hogy a lila káposztalé természetes sav-bázis indikátorokat tartalmaz, amelyek reagálnak a pH változására. Minél savasabb az oldat, annál redősebb lesz; és ha éppen ellenkezőleg, nagyon alapvető, sárgássá válik.

Főzzen egy tojást

Amikor egy tojást sütünk vagy főzünk, hagyjuk, hogy a hő denaturálja a fehérjéit, megbontva a kötéseit és másokat képezve, miközben elveszíti eredeti szerkezetét.

Bőr halványulása

A bőr színe elhalványulhat a levegőben lévő oxigén és az ultraibolya sugárzás hatására, ami a színezékek és a szerves anyag közötti kémiai kötések lebontását okozza.

Sült

A kenyérben és az édességben megfigyelt színváltozás, valamint azok térfogatának nyilvánvaló növekedése a nyers tésztához képest különféle kémiai változásokra utal.

Először is, az élesztő és a sütőpor okozta emelkedés miatt; Másodszor, a Maillard reakció révén, ahol a fehérjék és a cukrok reagálnak egymással, hogy a keverék aranyszínűvé váljon.

rozsdásodás

A fémek rozsdásodnak, így elveszítik fényüket, elsötétülnek és korrodálódni kezdenek, amikor a képződött oxidrétegek már nem tudnak tapadni vagy kapcsolódni a fém belsejéhez. A legreprezentatívabb korrózió a vasé, az oxid jellegzetes barna színe miatt.

Elemek

Az elemekben vagy cellákban kémiai reakciók lépnek fel, amelyek villamos energiát generálnak, elektromos áramot generálnak, amely egy külső áramkörön keresztül áramlik, és aktiválja az eszközét. Lényegében az anód elveszíti az elektronokat (oxidáció), ezek az elektronok aktiválják az eszközt (távirányító, telefon, óra, mutató, stb.), Majd a katódhoz vezetnek (redukció).

Szúnyogvér

Ha egy szúnyog harap bennünket, és azonnal vagy néhány percen belül megöljük őket, észrevesszük, hogy a vér halványpiros. Eközben, ha néhány óra eltel, és megöljük ugyanazt a szúnyogot, akkor látni fogjuk, hogy a vér sötét, sőt barna tónusú lesz.

Ez a színváltozás azt jelzi, hogy a vér kémiai reakciókon ment keresztül a szúnyogon.

Jódóra

A jódóra-reakció a kémiai változások egyik legreprezentatívabb. Forrás: Daniel J. Lulu

Az egyik leglátványosabb kémiai változás a híres jódóra-reakcióban figyelhető meg. Úgy hívják, mert sebességét a reagensek koncentrációjának megváltoztatásával lehet szabályozni. A reakció akkor ér véget, amikor intenzív, nagyon sötétkék szín jelentkezik, ellentétben a kezdeti megfigyelt átlátszósággal.

Ez a szín (felső kép) annak köszönhető, hogy kölcsönhatások között a keményítő és az anionos komplex I ₃ ^-. Az egyik verzió a jódától, IO ₃ ^- és biszulfittól, HSO ₃ ^- tól kezdődik:

IO ₃ ^- + 3HSO ₃ ^- → I ^- + 3HSO ₄ ^-

Az I ^- reagál az IO _3-val ^- a közegből jód előállításához:

IO ₃ ^- + 5I ^- + 6H ⁺ → 3I ₂ + 3H ₂ O

És ez viszont több biszulfittal reagál:

I ₂ + HSO ₃ ^- + H ₂ O → ₂ I ^- + HSO ₄ ^- + 2H ⁺

Miután a HSO ₃ ^- befejeződött, a második reakció túlsúlyban, amíg van egy felesleges I ₂, melyek kötődni fognak I ^- alkotnak I ₃ ^-. És végül, a I ₃ ^{- lesz} kölcsönhatásba a keményítőmolekulák sötétedő az oldatot.

Elefánt paszta

Elefánt paszta kísérlet. Forrás: Ferbr1 a Wikipedia útján.

És végül is megnevezünk egy specifikus kémiai reakciót, de olyan változásokkal, amelyek túl láthatóak ahhoz, hogy kihagyhassuk őket: elefánt fogkrém (felső kép). Bizonyos videókban a hab mennyisége olyan, hogy szó szerint megmoshatja az elefánt száját.

Ezt a reakciót alapul katalitikus hidrogén-peroxid bomlását, H ₂ O ₂ (hidrogén-peroxid), a jodid-ionokat, I ^-, oldható sók, mint például nátrium-jodid vagy kálium-jodid. Az első reakció a következő kémiai egyenlet szerint történik:

H ₂ O ₂ + I ^- → H ₂ O + IO ^-

A IO ^- fajok azután reagál a H ₂ O ₂ egy második reakció:

IO ^- + H ₂ O ₂ → H ₂ O + O ₂ + I ^-

Ahol az I katalizátort regeneráljuk ^- (nem fogyasztják).

Vegye figyelembe, hogy a végtermékek H ₂ O és O ₂. Ha mosószert és színezékeket adnak a reakcióelegyhez, akkor a víz és az oxigén erősen habosodik, ami a tartály fölé emelkedik és felfelé lő, a gravitáció ellenére.

Éget papírt

A papír égetésekor széndioxid, vízgőz és hamu keletkeznek. Ez a három anyag kémiailag különbözik az elsőtől, tehát kémiai változás.

Az Apple oxidációja

Ha egy almát apróra vágják, és szabadban hagyják, elefántcsont színűről barna vagy okker színűvé válik. Ezt oxidációnak nevezzük.

Étel rothadás

Amikor az élelmiszer romlik, kémiai változás következik be. Például a rothadt tojások lebontási folyamaton mennek keresztül, amelynek eredményeként színe és illata megváltozik.

Joghurt készítés

A joghurt egy tej és bizonyos baktériumok, például a Streptococcus thermophilus és a Lactobacilli bulgaricus bevonásával végzett kémiai változás eredménye.

Nyitott üveg pezsgő

Amikor kinyit egy üveg pezsgőt vagy üdítőt, észlel egy buborékot. Ez a buborékképzés azt jelenti, hogy az ital szénsav lebontották, felszabadítva a szén-dioxidot.

Borkészítés

A szőlőből történő borkészítés erjedési folyamat. Ez egy olyan anaerob kémiai reakció példája, amelyben a cukor etil-alkoholtá és szén-dioxiddá alakul.

Irodalom

1. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. október 8.). Kémiai változás meghatározása a kémiában. Helyreállítva: gondolat.com
3. Wikipedia. (2019). Kémiai változás. Helyreállítva: en.wikipedia.org
4. Mandeep Sohal. (2019. szeptember 29.). Kémiai változás vs. Fizikai változás. Kémia LibreTexts. Helyreállítva: chem.libretexts.org
5. Nathan Crawford. (2019). Mi az a kémiai változás? - Tulajdonságok, típusok és példák Video. Tanulmány. Helyreállítva: study.com
6. Hogyan működnek a dolgok. (2019). Miért süllyednek az újságok az idő múlásával? Helyreállítva: science.howstuffworks.com
7. Tudományos barátok. (2012. június 14). Spurting Science: A diétás koksz kitörése a Mentos-szal. Helyreállítva a következőből: Scientificamerican.com
8. Quimitube. (2014). Laboratóriumi tapasztalatok: Jódóra. Helyreállítva: quimitube.com